[发明专利]一种非共线光参量放大荧光光谱仪的数据采集方法

摘要

本发明涉及一种非共线光参量放大荧光光谱仪的数据采集方法，在非共线光参量放大过程中，基于泵浦光、荧光路和闲频光光路满足能量守恒和动量守恒，荧光路与闲频光光路强度具有高度相关性，通过分别采集能量放大后的待测荧光信号和闲频光信号，并将两者取样的结果做相关运算，得到待测荧光与闲频光在零延迟时的互相关结果，并以其正平方根结果表示待测荧光在动力学曲线上不同时间延迟的信号值。本发明可以更加有效地消除非共线光参量放大荧光光谱仪系统的噪声，提高所得荧光动力学曲线的信噪比，实现更高时间分辨率的荧光光谱仪，减少测量所需时间，保证活性样品测量结果的准确性。

主权项

1.一种非共线光参量放大荧光光谱仪的数据采集方法，其特征是，在非共线光参量放大过程中，基于泵浦光、荧光路和闲频光路满足能量守恒和动量守恒，荧光路与闲频光路强度具有高度相关性，通过分别采集能量放大后的待测荧光信号和闲频光信号，并将两者取样的结果做相关运算，得到待测荧光与闲频光在零延迟时刻的互相关结果，并以其正平方根结果表示待测荧光在动力学曲线上不同时间延迟时刻的信号值；所述数据采集方法具体包括以下步骤：a、飞秒激光脉冲经光分束片后分为两路，一路是用于产生样品激发光的透射路，另一路是用于产生光参量放大过程的泵浦光的反射路；b、透射路所产生的样品激发光，经第一聚焦透镜会聚后激发样品，样品置于激发光焦点附近的偏聚焦透镜的一侧；c、样品受激产生的荧光经荧光收集和会聚系统后，成像在光参量晶体上；d、反射路所反射的激光脉冲，首先经光程延迟系统的延迟，再经光参量放大泵浦光产生系统，产生345～425nm范围内的泵浦光；e、泵浦光经第二聚焦透镜会聚，将光参量晶体置于泵浦光焦点前2～3cm，微调光参量晶体的位置，在光参量晶体的后面产生稳定明亮的超荧光环；f、调节待测荧光在光参量晶体上的光斑位置和相对于泵浦光的入射角度，使待测荧光、泵浦光、闲频光三者满足一类相位匹配关系；g、通过调整光程延迟系统，改变泵浦光的光程，使泵浦光与样品受激后不同时刻辐射的待测荧光同时到达光参量晶体，对样品不同时刻辐射的待测荧光进行能量放大；h、利用数据采集系统分别采集荧光光路的光信号和闲频光光路的光信号，并对数据采集结果进行处理；其中，数据采集结果的处理方式为：h‑1、利用第一分光系统和第一光电二极管探测器采集荧光光路的光信号，利用第二分光系统和第二光电二极管探测器采集闲频光光路的光信号；h‑2、控制第一分光系统和第二分光系统，使得选择的荧光光路的中心频率ω_signal与闲频光光路的中心频率ω_idler之和等于泵浦光的中心频率ω_pump；h‑3、泵浦光的带宽为Δω_p，通过单色仪狭缝控制荧光光路的带宽Δω_s为3×10¹³～5×10¹³rad/s，闲频光光路的带宽Δω_i满足Δω_i＝(Δω_s+Δω_p)/2；h‑4、选择来自同一个泵浦光脉冲的荧光光路和闲频光光路的光信号，对两者的电信号进行取样，且取样门的位置位于两电信号的峰值附近，取样门的宽度为电信号峰的半高全宽；h‑5、对样品激发光进行斩波调制，斩波频率为飞秒脉冲激光器重复频率的1/2，将荧光光路和闲频光光路两个相邻取样的结果对应做相关运算，取两个相关运算的差值的绝对值，将此绝对值的正平方根作为不同时间延迟时刻下待测荧光的信号强度，从而得到待测荧光的动力学曲线。